界面移动法测定离子的迁移数.doc

界面移动法测定离子的迁移数一 实验目的1：用界面移动法测定H+的迁移数。2：用图解积分法测定电量。二 实验原理界面移动法是由测定离子的运动速度以确定离子迁移数的一种方法。图1为测定CA 溶液中 C + 离子的迁移数，可加入 CA 溶液做指示溶液,两种溶液可形成清晰界面。通电后， C +和 C +离子同时向阴极移动，若选择适宜的条件以使 C 离子的移动速度略小于 C + 离子的移动速度，则可观察到清晰界面的缓缓移动。若通电 nF 电量后界面移动到 ab ，则可通过溶液的浓度 C 及 ab 与 ab 间的溶液体积以计算 C + 离子的迁移数。若通过的电量为 nF ， 有物质的量 t + n 的 C + 离子通过界面 a b ，也即是在界面 ab 到 a b 间的全部 C + 离子通过了 a b 。若界面 ab 与 a b 间的液柱体积为 V ，溶液的浓度为 c 。图1 界面移动法原理则有： t + n = Vc t + = V c / n (8.2.5)V 可由测得的玻璃管的直径与界面移动距离 aa 算出；n 可由电量计测出。因此 t + 可以方便地测得。图2 界面移动法测离子迁移数装置示意图本实验用Cd2+作为指示离子，测定0.1 moldm-3HCl中H+的迁移数。因为Cd2+淌度(U)较小，即U CdU H. 在图2的实验装置中，通电时，H+向上迁移，Cl-向下迁移，在Cd阳极上Cd氧化，进入溶液生成CdCl2，逐渐顶替HCl溶液，在管中形成界面。设V0是含有MA物质的量为1 mol的溶液的体积，当有1 mol的电子通过溶液时，界面向阴极移动的体积为，如经过溶液电量为QC，那么,界面向阴极移动体积为 (1) (2)又 (3)式中c为MA溶液的浓度 (4)式中I为电流强度，t为通电时间。 将式(3)，式(4)代入式(2)中得到 本实验要求学生掌握迁移数, 离子淌度, 电解质, 电解池, 阳极及阴极等电化学基本概念, 了解离子导电及迁移机理. 可让学生针对H+或（OH-）迁移速率快于其它离子及影响离子迁移速率的因素进行思考与讨论。三 实验注意事项（1）测定管要洗净，以免其它离子干扰。往测定管中加待测液时，要小心缓慢，避免有气泡。（2）管内溶液加到能没过电极。管上端电极为负极，下端电极为正极，外接电源时不能接反。（3）打开开关，若电流表指针偏转，说明电路已通。若指针不偏转，说明有气泡。小心用细电线或针头排解气泡，直至形成通路。通电过程中，迁移管应避免振动, 以保持界面清晰。（4）随电解进行，待测液浓度在变化，通电后由于CdCl2层的形成电阻加大，电流会渐渐变小。因此电流表读数减小属正常变化，实验一旦开始，就不能再去调电流表。（5）电流-时间曲线上电流的单位应为mA, 本实验中R=1欧姆, 1 mA =1 mV，所以计算机记录的纵坐标单位是mV。（6）恒温槽控温要严格，温度较大的波动会使积分曲线波动，影响面积的准确计算。（7）Q=It, 电流-时间曲线下的面积即为总电量，用几个小梯形面积计算后叠加而得。（8）镉离子有毒, 废液应倒入回收瓶中。四 实验数据和结果平均室温：21.6 oC 平均压强：103.15 kPaHCl浓度0.1037 mol/L 标准电阻：1 表1 25 oC界面移动距离及电流No.(25 oC)每次界面移动电动势/mlI/mAQ/（mAS）tH+V/mlt/s100.43.2220.5195.53333.1131397.03332.9941.5588.252.9152795.01672.8362.51023.0832.74731251.252.6583.51473.052.58941702.2172.53表2 35 oC界面移动距离及电流No.(35 oC)每次界面移动电动势/mlI/mAQ/（mAS）tH+V/mlt/s1013.2620.51943.16314273.0541.55922.98528032.9062.510122.837312322.7783.514612.699416922.64104.519362.58表3 40 oC界面移动距离及电流No.(40 oC)每次界面移动电动势/mlI/mAQ/（mAS）tH+V/mlt/s1014.5220.51424.39312884.2641.54304.15525834.0462.57383.94738963.8383.510603.749413223.61104.514023.57 表4 50 oC界面移动距离及电流No.(50 oC)每次界面移动电动势/mlI/mAQ/（mAS）tH+V/mlt/s10364.2720.53141.55262.57383.59414333.51查阅文献可得：25 oC下盐酸溶液中H+的迁移数为0.82，则 误差 =（0.83-0.82）/0.82=1.22%由tH+对T